Plant Physiol|上海交大薛红卫研究团队揭示植物酪蛋白激酶磷酸化并使细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂稳定促进细胞分裂

细胞周期是植物和哺乳动物最基本的生物学过程之一。酪蛋白激酶1 (CK1s)在哺乳动物细胞中是细胞增殖的关键，但CK1s如何协调植物细胞分裂尚不清楚。通过遗传和生化研究，我们发现植物CK1，即拟南芥(Arabidopsis thaliana) EL1-like (AELs)，通过磷酸化调节Kip-Related Protein6 (KRP6)的稳定性和抑制作用来调节细胞周期/分裂。细胞学分析表明，AELs缺失导致细胞周期进程受到抑制，主要原因是s期DNA复制速率降低，g2期DNA复制速率增加。AELs与KRP6的75和109丝氨酸相互作用并磷酸化，从而刺激KRP6与E3连接酶的相互作用，从而促进KRP6通过蛋白酶体降解。这些结果表明CK1s/AELs通过调节细胞周期率来调节细胞分裂，并阐明了CK1s/AELs是如何通过磷酸化破坏周期蛋白依赖性激酶(CDK)抑制剂KRP6的稳定性来调节细胞分裂的。揭示了ck1介导的翻译后修饰对植物细胞周期的调控。

Cell cycle is one of the most fundamentally conserved biological processes of plants and mammals. Casein kinase1s (CK1s) are critical for cell proliferation in mammalian cells, however, how CK1s coordinate cell division in plants remains unknown. Through genetic and biochemical studies, here we demonstrated that plant CK1, Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) EL1-like (AELs), regulate cell cycle/division by modulating the stability and inhibitory effects of Kip-Related Protein6 (KRP6) through phosphorylation. Cytological analysis showed that AELs deficiency results in suppressed cell cycle progression mainly due to the decreased DNA replication rate at S-phase and increased period of G2-phase. AELs interact with and phosphorylate KRP6 at serines 75 and 109 to stimulate KRP6’s interaction with E3 ligases, thus facilitating the KRP6 degradation through the proteasome. These results demonstrate the crucial roles of CK1s/AELs in regulating cell division through modulating cell cycle rates and elucidate how CK1s/AELs regulate cell division by destabilizing the stability of Cyclin-Dependent Kinase (CDK) inhibitor KRP6 through phosphorylation, providing insights into the plant cell cycle regulation through CK1s-mediated posttranslational modification.

https://doi.org/10.1093/plphys/kiab284

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